Гидрогели, обезвоживание

Обезвоживание гидрогеля. Сушат катализатор в непрерывно действующих сушилках микросферический — методом распыления суспензии в вертикальную сушильную колонну, шариковый — на горизонтальной конвейерной сушилке, в которой катализатор движется на сетчатой ленте. Сушка суспензии протекает в восходящем потоке дымовых газов, на лепте конвейерной сушилки — в паровоздушной смеси. Микросферический катализатор прокаливают в периодически действующих прокалочных колоннах, шариковый — в прокалочных печах непрерывного действия. [c.96]

Процессы мокрой обработки предопределяют адсорбционную способность и пористую структуру силикагелей. Они включают стадии синерезиса, кислотной обработки и обезвоживания. Большое влияние на структуру силикагелей оказывают условия созревания гидрогелей. Одним из методов регулирования структуры силикагелей является изменение глубины созревания их гидрогелей. Гидрогели, не претерпевшие синерезиса, образуют более тонкую структуру, чем вполне созревшие. С увеличением степени созревания гидрогелей, сформованных в нейтральной среде, наблюдается повышение адсорбционной снособности по бензолу. Насыпная плотность при этом уменьшается, но резко увеличиваются пористость и объем пор. В соответствии с этим сформованный гидрогель выдерживают в промывочном чане 1,5—2 ч в тех условиях, в которых он был сформован, т. е. в нейтральной формовочной воде. В течение этого времени происходит дальнейшее уплотнение мицелл (вторичная коагуляция) с образованием крупных агрегатов, сопровождающееся сокращением скелета гидрогеля и выделением из него интермицеллярной жидкости. От вторичной коагуляции зависят размеры образующихся агрегатов. [c.117]

Процесс обезвоживания кремневой кислотой является одной из основных операций производства всех силикагелей, так как при этом формируются поры силикагелей. Изменением условий процесса, главным образом сушки мокрого гидрогеля, можно получать силикагели с высокими адсорбционными свойствами и достаточной механической прочностью. [c.117]

По окончании кислотной обработки подкисленную воду в промывочном чане полностью заменяют 1%-ным раствором минерального контакта (135—140 капель по сталагмометру). Этим раствором шарики обрабатывают не менее 35—45 мин, а затем массу выгружают в емкость для обработки их вытеснителем — дизельным топливом. В процессе обработки вытеснителем при испарении воды из пор гидрогеля минеральный контакт понижает поверхностное натяжение и тем самым ослабляет сжатие стенок капиллярных пор, обеспечивая наименьшее растрескивание целых шариков в термических процессах обезвоживания. Основное внимание следует уделять наблюдению за концентрацией газойлевого контакта в растворе и предупреждению значительного разбавления раствора при выгрузке шариков из промывных чанов. Разбавление раствора снижает его эффективность, а применение высоких концентраций может вызвать повышенное растрескивание шариков силикагеля в процессе прокаливания. [c.123]

Гидротермальная обработка шариков является другим методом перераспределения пористости алюмосиликатного шарикового катализатора. Процесс сушки осуществляют на ленте конвейерной сушилки в паро-воздушной смеси, имеющей степень насыщения водяным паром 50—70% и температуру от 50—100 до 170—180° С (на выходе из зоны сушки). Давление водяных паров в шариках гидрогеля и паро-воздушной смеси различается незначительно. Процесс обезвоживания протекает практически при атмосферном давлении и повышающейся температуре шариков ио мере испарения из них влаги. При сушке в атмосфере паро-воздушной смеси по капиллярам внутри шариков вода перемещается в виде жидкости, в то время как при сушке их в атмосфере перегретого водяного пара — в виде паров. В атмосфере паро-воздушной смеси капиллярное давление в шариках достигает десятков атмосфер. В присутствии перегретого водяного пара сушка протекает в более мягких условиях, так как в этом случае при увеличении скорости испарения напряжения в шариках не возрастают. [c.126]

При искусственном обезвоживании гидрогелей (например, хранением их в эксикаторе над серной кислотой или нагреванием) наблюдается постепенная отдача жидкой фазы, сопровождающаяся сильным сокращением объема геля (однако лишь до известного предела, после которого объем в дальнейшем заметно не изменяется). Последние, наиболее прочно удерживаемые гелем порции жидкой фазы обычно могут быть удалены лишь при высоких температурах. [c.618]

Если сопоставить одну с другой кривые интенсивности для гидрогелей и ксерогеля, то можно заметить закономерное изменение вида этих кривых в зависимости от степени обезвоживания гидрогелей. Если на кривой с 75,0% максимум при 5 = 0,5 имеет небольшую интенсивность, то на кривой геля с 35,5% НгО интенсивности первого и второго максимумов почти равны, а у ксерогеля высота первого максимума значительно превосходит высоту второго. Эти данные указывают на существенные изменения структуры образца по мере удаления воды из него. [c.245]

На рис. 9.10, б представлены кривые распределения электронной плотности, рассчитанные по кривым /(5). В табл. 31 приведены определенные по этим кривым значения координационного числа п атома кремния в гидрогелях с различной степенью обезвоживания, а также межатомных расстояний, отвечающих первому и второму максимумам на соответствующих кривых распределения. [c.245]

Отличительной особенностью этого типа силикагеля является то, что поры не сплющиваются в процессе высушивания, как это имеет место для силикагелей, полученных из силиката натрия и кислоты. Возможно, что в серии образцов, приготовленных из ПЭС с различной молекулярной массой, самые широкие поры дает ПЭС с наименьшей массой, так как при постоянной концентрации кремнезема более прочная структура образуется из меньших по размеру первичных частиц. В этом случае усадка получается меньшей в результате действия сил поверхностного натяжения при высушивании. Удельные поверхности всех таких силикагелей близки между собой, т. е. размер первичных частиц, формирующих сетку геля, остается одним и тем же, но меняется лишь плотность упаковки. Если бы на стадии гидрогелей такие образцы промывали спиртом и простым эфиром вплоть до полного обезвоживания и превращали бы в аэрогели, то объемы пор и диаметры пор должны были бы быть, вероятно, близкими для всех образцов. [c.707]

Обозначения точек на кривых А, А, А" — начало обезвоживания, Б, Б, Б" — прекращение изменения объема гидрогеля при обезвоживании В, В, В" — точки, ниже которых дегидратация обратима Г, Г, Г" — содержание структурной воды. [c.32]

Как указывалось выше, обработка гидрогеля кремневой кислоты электролитами перед его обезвоживанием является одним из возможных путей изменения пористой структуры силикагелей. Наряду с другими электролита- [c.36]

Поляков с сотрудниками [40, 41 ] выявили возможность регулировки пористой структуры силикагелей обезвоживанием гидрогеля в присутствии различных органических веществ. При этом изменения в структуре они связывали с размером молекул последних (см. гл. II). [c.72]

На рис. 24 представлены изотермы адсорбции паров метилового спирта на аэрогеле (адсорбционная ветвь до Р/Р 0,6) и ксерогелях, один из которых получен высушиванием смоченного водой аэрогеля, другой —обезвоживанием гидрогеля (В). Как видно из сопоставления изотерм, сжатие аэрогеля сопровождается значительным уменьшением объема пор (почти в четыре раза), образуя сравнительно мелкопористую структуру ксерогеля. При этом адсорбционно-десорбционные изотермы в области низких относительных давлений совпадают, указывая тем самым на близкие величины удельной поверхности обоих образцов. Аналогичное явление наблюдалось в работе [200]. Ксерогель, полученный обезвоживанием гидрогеля, отличался от образца Ж-1 несколько большим объемом пор и меньшей удельной поверхностью (440 м 1г). Основываясь на этих данных, мы можем констатировать сходство структуры аэрогеля со структурой первоначально образовавшегося влажного геля. [c.80]

Повышение температуры созревания гидрогеля, его старения, отмывки от солей и обезвоживания [404]. [c.184]

Способ замораживания может быть пригоден для исследования не только суспензий, но и ряда оводненных препаратов, например, гидрогелей. При обезвоживании таких объектов в процессе препарирования или уже в электронном микроскопе вследствие большого поверхностного натяжения воды происходит значительное искажение их структуры, чего, казалось бы, можно полностью избежать, применяя замораживание. В действительности этот способ не дает такого эффекта, которого бы можно было ожидать. Происходит некоторое разрушение исходной структуры, прежде всего из-за выделения кристалликов льда. Скорость рекристаллизации льда столь значительна, что из слоя вначале почти аморфного льда, полученного путем конденсации паров на металлической поверхности при температуре жидкого азота, уже через 5 мин. при —80° образуются кристаллы размером около 1 х [41]. При исследовании [c.77]

Большинство тонкопористых сорбентов и катализаторов приготовляется путем постепенного обезвоживания гидрогелей или студней — превращения их в аэрогели (ксерогели) [9, 10]. Простейший случай — получение коагуляционной (тиксотропной) пространственной структуры геля из золя, например гидроокиси алюминия. При удалении влаги (в процессах синерезиса и сушки) частицы дисперсной фазы сближаются, и возрастание сил сцепления между ними приводит к резкому повышению прочности образующегося аэрогеля и к потере его тиксотропности — дисперсная структура становится необратимо разрушаемой. [c.24]

Консистенция гелей зависит от способа их образования, содержания воды, температуры и от прочих условий. Первоначально почти жидкие подвижные гидрогели, образованные путем разложения растворимых силикатов сильно разбавленными кислотами, при систематическом обезвоживании постепенно изменяются до рогоподобного или хрупкого вещества, сходного с естественным опалом. Большая часть воды в первоначальной желеобразной кремневой кислоте может быть выжата из твердой внутренней структуры коллоида [c.285]

Таким образом, пористую структуру силикагелей можно регулировать на любой стадии их приготовления посредством изменения pH,осаждения и промывки гидрогеля, термического и гидротермального старения, заменой интермицеллярной воды органическими жидкостями, варьированием условий обезвоживания. Влияние этих фак торов можно предсказать на основании теории формирования пористой структуры гелей, в которой основная роль отводится реакции [c.198]

Обычно ксерогели гидроксидов металлов получают методом осаждения из растворов их солей. Процесс осаждения состоит из следующих стадий гидролиз соли,образование золя,образование гидрогеля или коагеля, промывка от солей, обезвоживание и превращение его в ксерогель. Некоторые стадии образования гидроксидов разной химической природы (гидролиз соли, образование золя и геля) протекают по сходному с формированием силикагеля механизму, и основные факторы, влияюш,ие на пористую структуру, являются для них общими. Так, например, варьирование продолжительности и глубины созревания, pH среды, природы интермицеллярной жидкости, температуры обезвоживания, продолжительности и температуры гидротермального модифицирования позволяет изменять пористую структуру гелеобразного адсорбента любой химической природы. [c.200]

После образования алюмосиликатного гидрогеля в нем продолжается дальнейшее уплотнение и соединение мицелл. Губка , образованная мицеллами, сжимается, а избыток наполняющей ее так называемой интермицеллярной жидкости выделяется наружу. Между мицеллами образуются поры, и в гидрогеле закладывается структура, обеспечивающая высокую механическую прочность, хорошую регенерируемость и минимальное разрушение (в основном шарикового) катализатора при его обезвоживании в процессах сушки и прокаливания. Процесс самопроизвольного выделения интермицеллярной жидкости — синерезис — протекает очень медленно. Для его ускорения нагревают сиперезисный раствор, в котором находится гидрогель. Горячая обработка гидрогеля называется термообработкой. [c.57]

Остановимся на процессах обезвоживания дегидратации) гидрогелей Эти процессы играют важную роль в различного рода явлениях — при формировании ми ера ОВ и горных пород из некоторых коллоидных огложений, при твердении цементных строительных растворов и бетонов, при очерствлении хлеба, при некоторых производственных процессах сушки и пр. [c.525]

Процессы дегидратации и гидратации гидрогелей. Остановимся на процессах обезвоживания (дегидратации) гидрогелей. Эти процессы играют важную роль в различного рода явлениях — при формировании Рис. 15. Изотермы дегидратации и минералов И ГОрных ПОрОД ИЗ гидратации геля кремниевых кислот екоторых КОЛЛОИДНЫХ ОТЛОже- [c.22]

Получающийся в результате обезвоживания гидрогеля кремневой кислоты продукт — силикагель — представляет собой бесцветное пористое и механически прочное вещество, образованное частицами шарообразной формы. Размеры этих частиц определяют величину удельной поверхности, а плотность их упаковки — пористость силикагеля. Исследование его (при составе 510а-Н20) методом инфракрасной спектроскопии показало, что химически связано лишь 19% всей воды, тогда как 80% находятся в сорбированном состоянии, а 1% — в механически включенном. [c.618]

Для выяснения особенностей взаимодействия гелей кремниевой кислоты с водой, изучения изменения молекулярной структуры гидрогелей в процессе их обезвоживания А. Ф. Скрышевским и Б, М. Ми-цюком было проведено рентгенографическое исследование структуры этих систем с различным содержанием воды. [c.244]

Для выяснения свойств спиртов в гелях кремниевой кислоты интер-мицеллярная вода гидрогелей была замеш,ена метиловым и этиловым спиртами. Рентгенографическое исследование полученных таким путем алкогелей показало, что в этих системах также происходит структурирование спирта, степень которого изменяется в зависимости от содержания соответствуюш,его спирта в образце. Так как спирты обладают способностью вступать в водородные связи с поверхностными ОН-группами геля, то образующаяся при этом система водородных связей вызывает изменение самой интермицеллярной жидкости. Следовательно, процесс обезвоживания гелей кремниевой кислоты сопровождается изменением их молекулярной структуры. При этом интенсивность взаимодействия поверхности глобул с молекулами интермицеллярной жидкости зависит от состояния поверхности этих частиц. В чистых гидрогелях взаимодействие молекул интермицеллярной жидкости с поверхностью глобул больше, а в обработанных растворами гидрофобизаторов меньше. [c.246]

Удалением из лиогелей жидкой среды можно получить тонкопористые тела-аэрогели, или ксерогели, в к-рых слабые коагуляц. контакты между частицами превратились в результате сушки в прочные адгезионные или фазовые (когезионные) контакты. Таковы, напр, алюмогель и силикагель - сорбенты, получаемые обезвоживанием гидрогелей соотв гидроксида алюминия и кремниевых к-т [c.513]

Тип структуры катализатора прежде всего обусловливает выбор способа его создания. Что касается наиболее распространенных глобулярных структур, то они, как уже указывалось, дискретны и образованы частицами, расположенными определенным образом [51, 65]. Создание определенной пористой структуры различных катализаторов осуществляется, как правило, на той стадии приготовления, когда исходные компоненты находятся в подвижном состоянии [41, 51]. Аморфные катализаторы со структурой ксерогелей образуются путем коллоидно-химического осаждения гелеобразных пористых тел, которое реализуется через следующие стадии образование золя, переход его в гидрогель или коагель и обезвоживание, приводящее к получению ксеро- [c.76]

После образования геля в нем продолжается дальнейшее уплотнение и соединение мицелл. Скелет, образованный мицеллами, сжимается, при этом выделяется интермицеллярная жид кость. Процесс самопроизвольного уменьшения объема гелей сопровождающийся выделением жидкой фазы, называют синере зисом. При синерезисе между мицеллами образуются поры в гидрогеле создается структура, обеспечивающая высокую меха ническую прочность, хорошую регенерируемость и минимальное разрушение катализатора при его обезвоживании в процессах сушки и прокаливания. [c.113]

Рис. 1. Кривая обезвоживания гидрогеля кремневой кислоты по Ван-Беммелену.

Ван-Беммелена [22], в котором подробно изучен процесс обезвоживания и оводнения силикагеля. Согласно данным Ван-Беммелена, на первых стадиях обезвоживания испарение влаги идет при давлении насыщенного пара. Этот процесс описывается на показанной на рис. 1 прямой, совпадающей с верхней пунктирной линией. Затем точки изотермы располагаются на отрезке Л р. На всем протяжении кривой Лр объем геля непрерывно уменьшается до точки О (точка поворота, или точка обращения). При дальнейшем обезвоживании гидрогеля изотерма идет значительно менее круто от точки О до точки 0 (отрезок Ааь) на этом участке большая доля еще содержащейся в геле воды удаляется при почти неизменной упругости ее паров. Однако объем гидрогеля практически уже не меняется. Дальнейший участок изотермы Аа обратим, причем соот- [c.9]

Для проверки предполагаемого влияния pH промывной воды на степень эластичности скелета гидрогеля Неймарк и Слинякова [117] применили тензиметрический метод оводнения и обезвоживания гидрогелей. Известно, что такой критерий степени деформируемости гелей был принят Ван-Беммеленом [26, 27]. Авторы обнаружили смещение точки поворота с уменьшением pH промывной воды в сторону меньших значений влажности (рис. 4). Из рисунка следует, что при одинаковой влажности воздуха содержание воды в гидрогеле, промытом кислой водой, гораздо больше, чем в геле, промытом водопроводной водой и аммиачным раствором. Таким образом, эти данные [c.32]

Замораживание позволяет более строго фиксировать изменения, происходящие в геле на стадиях, предшествующих замораживанию, так как обезвоживание при этом процессе происходит при отрицательных температурах. В опытах Шарыгина с сотрудниками [151 ] гидрогель выдерживали в течение 24 ч в термостате при О, 25, 50, 92° С, после чего замораживали в воздушно-холодильном термостате до температуры —6°, выдерживали при этой температуре в течение 12 ч и оттаивали. Из полученных ими данных следует, что увеличение температуры старения приводит к непрерывному уменьшению удельной поверхности силикагелей (увеличение размера частиц), сопровождающемуся увеличением объема и диаметра пор. Такое изменение структуры авторы объясняют возрастанием прочности каркаса гидрогеля, обусловленного увеличением размера частиц. [c.51]

Как указывалось, влияние природы интермицеллярной жидкости на сжатие скелета геля кремневой кислоты при его обезвоживании было известно уже давно. В основу исследований в этой области была положена открытая Гремом [21] возможность замещения воды гидрогеля спиртом, уксусной кислотой, глицерином, концентрированной серной кислотой и рядом других веществ. Ван-Беммелен [27] получил ацетогель, обрабатывая гидрогель уксусной кислотой. Зигмонди, Бахман и Стевенсон [28] установили, что высушивание алкогеля и бензогеля, полученных вытеснением воды гидрогеля соответственно спиртом и бензолом, приводит к значительно меньшему сжатию геля по сравнению с гидрогелем. Иначе говоря, при замене воды гидрогеля названными органическими растворителями образуется продукт с большим размером капиллярных пустот. [c.72]

Для сохранения структуры оводненных образцов предложен также метод критической точки . Он основан на том хорошо известном факте, что если, нанример, гидрогель кремнеки-слоты поместить в автоклав, нагреть выше критической температуры воды и затем удалить газ, то полученный так называемый аэросиликагель сохраняет очень рыхлую структуру оводненного геля (нри обезвоживании гидрогеля в обычных условиях получаются силикагели с плотной упаковкой частиц). Этот способ в электронной микроскопии также применяется почти исключительно для изучения биологических препаратов. Но так как критическая температура воды составляет 374°, а нагревание биологических препаратов до этой температуры является нежелательным, то Андерсон [43, 44] предложил последовательно заменять в них воду на спирт, амилацетат и жидкую двуокись углерода, после чего нагревать препараты в закрытом сосуде выше 31°— критической температуры двуокиси углерода. Этот оригинальный способ позволяет получить высушенные биологические объекты, хорошо сохранившие свой внешний вид, но в некоторых случаях смена жидкостей внутри тканей приводит к деформации их внутренней структуры. [c.78]

При помощи метода реплик Мирский [64] изучал изменение структуры алюмосиликатного катализатора при его высушивании в процессе приготовления были получены реплики с исходного, сильно оводненного, гидрогеля и с нескольких других, частично подсушенных. Хотя реплики с оводненных гелей, естественно, не могли дать таких отчетливых изображений частиц, как реплики с ксерогелей, все же автору удалось показать микроиеодпородность гидрогелей, что является прямым доказательством существоввния в них мицеллярного скелета. По мере обезвоживания гидрогеля наблюдалось сближение мицеллярных групп вследствие уменьшения размеров гид-ратпых оболочек. [c.149]

С образуются группы типа 51Н2 (полоса поглощения 2287 м- ). В работах [50, 51] указывается на то, что при обезвоживании гидрогелей, а также при дегидроксилировании поверхности ксерогелей возможно появление свободных радикалов. [c.200]

Изменения оптических свойств постепенно обезвоживаемого геля кремнекислоты исследовал в своих классических опытах ван Беммелен. Когда гель содержит от 1,5 до 3,0 молекул воды (это количество меняется в соответствии с особыми свойствами геля) начинается внезапное изменение, при котором первоначально прозрачный гель становится мутным (точка опалесценции) и, наконец, белым, как мел. При самом низком содержании воды, около 0,5 молекулы на (1 молекулу SIO2 (2- 13 вес. % воды), гель кремнекислоты. становится похожим на естественный опал. Он прозрачен и при температуре жидкого воздуха не изменяет-ся . Необыкновенное затвердение, или твердость ,, которую гели могут приобрести при обезвоживании, особенно поражает в осадочных кремнистых породах, например в кремнях с опаловым цементом. Затвердение искусственных пород, например растворов портланд-цемента и бетонов, по существу не что иное, как. результат дегидратации гидрогелей (см. D. III, 103 и ниже). [c.286]

Особенно большое значение имеют опыты ван Беммелена и более поздние опыты Андерсона ,, относящиеся к изучению процесса обратимости обезвоживания гидрогелей кремнекислоты в зависимости от давления водяного пара. Как и в кристаллических цеолитах (см. С. II, 41), предварительная обработка ге- [c.286]

Коллоидную теорию специально рассматривал Роланд в своих многочисленных работах. Он установил наличие гидролиза при взаимодействии воды с частицами цемента . Вместе с тем Роланд разобрал коллоидно-химические реакции, сопровождающие коагуляцию гидрогелей кремнезема, глинозема, окиси железа, происходящую в результате присутствия в растворе многочисленных ионов гидроксила . Эти гидрогели действуют в затвердевающей массе подобно клею , поэтому цементы дают сильную усадку при старении и обезвоживании. Это вредное явление вызывает образование трещин в массивных бетонных конструкциях поэтому причины усадки исследовались с особой тщательностью во многих дорожных и гидростроительных лабораториях. Достаточно сослаться на эксперименты Вернера и Гирц-Хёдстрёма о, Мусгнуга и особенно на технологические испытания, описанные Дутроном . [c.803]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология